L ời cam đ oan
4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng đơn yếu tốc ủa chế độ éptới tính chất của vật liệu
4.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ép
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ ép căn cứ vào kết quả của các nghiên cứu ở trên đã xác định được tỷ lệ trộn hợp lý nhất theo trọng lượng là nhựa PP50%/bột gỗ 46%/MAPP 4% và phụ gia bôi trơn là 1/100 trọng lượng so với thành phần chính. Sau đó cân đúng tỷ lệ rồi tạo hạt tại địa điểm và chế độ gia công giống như phần tạo hạt ở phần trên và dùng làm nguyên liệu nghiên cứu hưởng của các vùng nhiệt độ tới tính chất của vật liệu
4.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ ép vùng 1 (T1)
* Thực nghiệm
Chế gia công mẫu: nhiệt độ ép vùng 1 thay đổi từ 170 – 190oC,nhiệt độ
các vùng (T2=185; T3=175; T4=165)oC, tốc độ phun (60, 55, 50, 45)%; áp suất phun (9,0; 8,5; 8,0; 7,5)MPa; thời gian ép 23(s) và được gia công trên máy ép W-120B.
Xác định các tính chất của vật liệu: mẫu sau khi ép để nguội ít nhất 24 giờ và xác định tính chất tại Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh và đạt được kết quả
tổng hợp như bảng 4.4. Bảng 4.4: Ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 1 tới tính chất của vật liệu WPC Thí nghiệm Ma trận thí nghiệm T1(oC) Khối lượng thể tích Y1 (g/cm3) Độ hút nước Y2 (%) Độ bền kéo Y3(MPa) Độ bền uốn Y4(MPa) Độ bền va đập Y5(KJ/m2) No 1 170 1.028 0.491 31.08 66.53 8.61 No 2 175 1.032 0.483 31.57 70.52 9.12 No 3 180 1.031 0.492 31.65 71.03 9.41 No 4 185 1.029 0.479 31.16 69.12 9.25 No 5 190 1.031 0.487 29.55 65.91 8.40 * Kết quả nghiên cứu
Ảnh hưởng tới khối lượng thể tích: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 170oC đến 190oC ảnh hưởng của nhiệt độ tới khối lượng thể tích thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quygiữa các đại lượng (phụ lục 6)cho thấy chưa có sự ảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới khối lượng thể tích.
Ảnh hưởng tới độ hút nước: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 170oC đến 190oC thì mức độảnh hưởng của nhiệt độ tới độ hút nước thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy giữa các đại lượng (phụ lục 7) cho thấy chưa có sự ảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới độ hút nước.
Ảnh hưởng tới độ bền kéo: kết quảở bảng thực nghiệm cho thấy vớinhiệt
độ ép từ 170oC đến 190oC độ bền kéo có sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy ta tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và độ bền kéo(phụ lục 8) ở dạng thực là: σk = -397,3903 + 4,8369.T1 – 0,0136.T12; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 1 thích hợp là T1=178oCthì độ
bền kéo lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền uốn: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 170oC đến 190oC độ bền uốn có sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền uốn (phụ lục 9) ở dạng thực là: σu = -1476,5226 + 17,2478.T1 – 0,0481.T12; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 1 thích hợp là T1=179oC thì độ bền uốn lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền va đập: kết quảở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 170oC đến 190oC độ bền va đập có sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và độ
bền va đập (phụ lục 10) ở dạng thực là: σvđ =-284,582 + 3,272.T1 – 0,0091.T12; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 1 thích hợp làT1 = 180oC thì
Hình 4.13: Ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 1 tới độ bền của WPC
Nhận xét:qua đồ thị hình 4.13 ta thấy khi nhiệt độ ép tăng từ 170 – 180oC thì độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập lớn đều tăng là vì khi nhiệt
độ nhiệt độ tăng thì tương ứng độ nhớt của nhựa giảm dần, làm tăng khả năng thấm ướt lên bề mặt bột gỗ và hình thành nhiều liên kết đinh gỗ-nhựa, do vậy
độ kết dính giữa nhựa nền-cốt tốt làm cho độ bền tăng. Ngược lại khi nhiệt độ
lớn hơn 180oC thì độ bền có xu hướng giảm là vì khi nhiệt độ cao đã phá hủy một số thành phần của bột gỗ như lignin, hemicellulose,… đồng thời có thể
thúc đẩy sự phân hủy oxy hóa đối với nhựa, vì vậy mà dẫn tới hiện tượng này; nhiệt độ ép vùng 1 thích hợp nhất là trong phạm vi 180oC.
4.2.1.2.Ảnh hưởng của nhiệt độ ép vùng 2 (T2)
* Thực nghiệm
Chế gia công mẫu: nhiệt độ ép vùng 2 thay đổi từ 165– 185oC, nhiệt độ
các vùng (T1=180; T3=175; T4=165)oC, tốc độ phun (60, 55, 50, 45)%; áp suất phun (9,0; 8,5; 8,0; 7,5)MPa; thời gian ép 23(s) và được gia công trên máy ép W-120B.
Xác định các tính chất của vật liệu: mẫu sau khi ép để nguội ít nhất 24 giờ và xác định tính chất tại Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh và đạt được kết quả
tổng hợp như bảng 4.5: Bảng 4.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 2 tới tính chất của vật liệu WPC Thí nghiệm Ma trận thí nghiệm T2(oC) Khối lượng thể tích Y1 (g/cm3) Độ hút nước Y2 (%) Độ bền kéo Y3(MPa) Độ bền uốn Y4(MPa) Độ bền va đập Y5(KJ/m2) No 1 165 1.034 0.505 28.04 67.25 8.38 No 2 170 1.027 0.499 29.98 70.33 9.09 No 3 175 1.031 0.502 31.98 71.42 9.44 No 4 180 1.032 0.503 31.15 71.04 9.23 No 5 185 1.031 0.500 29.65 70.07 9.07
* Kết quả nghiên cứu
Ảnh hưởng tới khối lượng thể tích: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 165oC đến 185oC ảnh hưởng của nhiệt độ tới khối lượng thể tích thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quygiữa các đại lượng (phụ lục 11) cho thấy chưa có sựảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới khối lượng thể tích.
Ảnh hưởng tới độ hút nước: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 165oC đến 185oC thì mức độảnh hưởng của nhiệt độ tới độ hút nước thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy giữa các đại lượng (phụ lục 12) cho thấy chưa có sựảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới độ hút nước.
Ảnh hưởng tới độ bền kéo: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 165oC đến 185oC độ bền kéocó sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền kéo (phụ lục 13) ở dạng thực là: σk =-833,4429 + 9,7978.T2 – 0,0277.T22; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 2thích hợp là T2
= 177oCthì độ bền kéo lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền uốn: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 165oC đến 185oC độ bền uốncó sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền uốn(phụ lục 14) ở dạng thực là: σu =-788,2109 + 9,6970.T2 – 0,0273.T22; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 2thích hợp là T2=177oC thì độ bền uốn lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền va đập: kết quảở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 165oC đến 185oC độ bền va đập có sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền va đập (phụ lục 15) ở dạng thực là: σvđ =-197,721 + 2,336.T2 – 0,0066.T22; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 2thích hợp là T2=177oC thì độ bền va đập lớn nhất.
Hình 4.14: Ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 2 tới độ bền của WPC
Nhận xét: qua đồ thị hình 4.14 ta thấy khi nhiệt độ ép tăng từ 165 – 177oC thì độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập lớn đều tăng là vì khi nhiệt độ
nhiệt độ tăng thì tương ứng độ nhớt của nhựa giảm dần, làm tăng khả năng thấm ướt lên bề mặt bột gỗ, do độ kết dính giữa nhựa nền-cốt tốt làm cho độ
bền tăng. Ngược lại khi nhiệt độ lớn hơn 177– 180oC thì độ bền có xu hướng giảm chậm sau đó giảm nhanh là vì khi nhiệt độ cao đã phá hủy một số thành phần của bột gỗ như lignin, hemicellulose,… đồng thời có thể thúc đẩy sự phân hủy oxy hóa đối với nhựa, mặt khác do nhiệt độ vùng 1 (đầu vòi phun) đã cố định 180oC cho nên mới dẫn tới hiện tượng này. Vì vậy nhiệt độ ép vùng 2 thích hợp nhất là trong phạm vi 177oC.
4.2.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ ép vùng 3 (T3)
* Thực nghiệm
Chế gia công mẫu: nhiệt độ ép vùng 3 thay đổi từ 155 – 175oC, nhiệt độ
các vùng (T1=180; T2=177; T4=165)oC, tốc độ phun (60, 55, 50, 45)%; áp suất phun (9,0; 8,5; 8,0; 7,5)MPa; thời gian ép 23(s) và được gia công trên máy ép W-120B.
Xác định các tính chất của vật liệu: mẫu sau khi ép để nguội ít nhất 24 giờ và xác định tính chất tại Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh và đạt được kết quả
tổng hợp như bảng 4.6: Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 3 tới tính chất của vật liệu WPC Thí nghiệm Ma trận thí nghiệm T3(oC) Khối lượng thể tích Y1 (g/cm3) Độ hút nước Y2 (%) Độ bền kéo Y3(MPa) Độ bền uốn Y4(MPa) Độ bền va đập Y5(KJ/m2) No 1 155 1.032 0.491 30.04 67.60 9.02 No 2 160 1.034 0.494 31.05 70.40 9.62 No 3 165 1.030 0.501 31.66 71.42 9.83 No 4 170 1.032 0.495 32.12 72.11 9.94 No 5 175 1.033 0.497 32.09 72.01 9.92 * Kết quả nghiên cứu
Ảnh hưởng tới khối lượng thể tích: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 155oC đến 175oC ảnh hưởng của nhiệt độ tới khối lượng thể tích thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quygiữa các đại lượng (phụ lục 16) cho thấy chưa có sựảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới khối lượng thể tích.
Ảnh hưởng tới độ hút nước: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 155oC đến 175oC thì mức độảnh hưởng của nhiệt độ tới độ hút nước thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quygiữa các đại lượng (phụ lục 17) cho thấy chưa có sựảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới độ hút nước.
Ảnh hưởng tới độ bền kéo: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 155oC đến 175oC độ bền kéo có sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền kéo (phụ lục 18) ở dạng thực là: σk =-158,8126 + 2,2060.T3 – 0,0064.T32; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 3thích hợp là T3
= 173oCthì độ bền kéo lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền uốn: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 155oC đến 175oC độ bền uốn có sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền uốn (phụ lục 19) ở dạng thực là: σu= -439,9917 + 5,9903.T3 – 0,0175.T32; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 3thích hợp là T3=171oC thì độ bền uốn lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền va đập: kết quảở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 155oC đến 175oC độ bền va đập có sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền va đập (phụ lục 20) ở dạng thực là: σvđ = -101,018 + 1,302.T3 – 0,0038.T32; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 3thích hợp làT3
Hình 4.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 3 tới độ bền của WPC
Nhận xét: qua đồ thị hình 4.15 ta thấy khi nhiệt độ ép tăng từ 155 – 172oCthì độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập lớn đều tăng là vì khi nhiệt
độ nhiệt độ tăng thì tương ứng độ nhớt của nhựa giảm dần, làm tăng khả năng thấm ướt lên bề mặt bột gỗ, kết hợp với nhiệt độ vùng 1 là 180oC và vùng 2 là 177oC do độ kết dính giữa nhựa nền-cốt tốt làm cho độ bền tăng. Ngược lại khi nhiệt độ lớn hơn 172– 175oC thì độ bền có xu hướng giảm nhưng rất chậm sở dĩ có hiện tượng này là nhựa, bột gỗduy trì ở nhiệt độ này trong thời gian (30s) đã phá hủy một số thành phần của bột gỗ như lignin, hemicellulose,…
đồng thời có thể thúc đẩy sự phân hủy oxy hóa đối với nhựa, mặt khác sau đó hỗn hợp này chuyển sang vùng 1 là 180oC, vùng 2 là 177oCcho nên mới dẫn tới hiện tượng này. Vì vậy nhiệt độ ép vùng 3 thích hợp nhất là trong phạm vi 172oC.
4.2.1.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ ép vùng 4 (T4)
* Thực nghiệm
Chế gia công mẫu: nhiệt độ ép vùng 4 thay đổi từ 145 – 165oC, nhiệt độ
các vùng (T1=180; T2=177; T3=172)oC, tốc độ phun (60, 55, 50, 45)%; áp suất phun (9,0; 8,5; 8,0; 7,5)MPa; thời gian ép 23(s) và được gia công trên máy ép W-120B.
Xác định các tính chất của vật liệu: mẫu sau khi ép để nguội ít nhất 24 giờ và xác định tính chất tại Trung tâm nghiên cứu chế biến lâm sản, giấy và bột giấy, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh và đạt được kết quả
tổng hợp như bảng 4.7: Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ vùng 4 tới tính chất của vật liệu WPC Thí nghiệm Ma trận thí nghiệm T4 (oC) Khối lượng thể tích Y1 (g/cm3) Độ hút nước Y2 (%) Độ bền kéo Y3(MPa) Độ bền uốn Y4(MPa) Độ bền va đập Y5(KJ/m2) No 1 145 1.033 0.492 31.02 70.06 9.69 No 2 150 1.034 0.494 31.53 70.94 9.83 No 3 155 1.031 0.501 32.06 71.76 9.96 No 4 160 1.032 0.495 32.24 72.17 10.02 No 5 165 1.033 0.498 32.21 72.14 10.01 * Kết quả nghiên cứu
Ảnh hưởng tới khối lượng thể tích: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 145oC đến 165oC ảnh hưởng của nhiệt độ tới khối lượng thể tích thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quygiữa các đại lượng (phụ lục 21) cho thấy chưa có sựảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới khối lượng thể tích.
Ảnh hưởng tới độ hút nước: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 145oC đến 165oC thì mức độảnh hưởng của nhiệt độ tới độ hút nước thay đổi không đáng kể. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quygiữa các đại lượng (phụ lục 22)cho thấy chưa có sựảnh hưởng mang tính quy luật của nhiệt độ tới độ hút nước.
Ảnh hưởng tới độ bền kéo: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 145oC đến 165oC độ bền kéocó sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền kéo (phụ lục 23) ở dạng thực là: σk = -77,7220 + 1,3284.T4 – 0,0041.T42; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 4thích hợp là T4
= 162oCthì độ bền kéo lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền uốn: kết quả ở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 145oC đến 165oC độ bền uốncó sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền uốn (phụ lục 24) ở dạng thực là: σu = -98,0500 + 2,0829.T4 – 0,0064.T42; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 4thích hợp là T4
= 162oC thì độ bền uốn lớn nhất.
Ảnh hưởng tới độ bền va đập: kết quảở bảng thực nghiệm cho thấy với nhiệt độ ép từ 145oC đến 165oC độ bền va đậpcó sự thay đổi rõ rệt. Tiến hành phân tích phương sai, hồi quy tìm được mối quan hệ rất chặt giữa nhiệt độ và
độ bền va đập (phụ lục 25) ở dạng thực là: σvđ =-17,3019 + 0,335.T4 – 0,001.T42; qua liên hệ này đã xác định được nhiệt độ ép vùng 4thích hợp là T4=163oC thì độ bền va đập lớn nhất.
Nhận xét: qua đồ thị hình 4.16 ta thấy khi nhiệt độ ép tăng từ 145 – 163oCthì độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền va đập lớn đều tăng là vì khi nhiệt
độ nhiệt độ tăng từ 145 – 163oC thì tương ứng độ nhớt của nhựa giảm dần, làm tăng khả năng thấm ướt lên bề mặt bột gỗ, kết hợp với nhiệt độ vùng 1 là